《无线传感器网络技术》教学大纲.docx

无线传感器网络技术课程教学大纲课程英文名Wireless sensor network technology课程 代码A0806Z10学分2总学时32理论学时26实验/实践学时6课程类别专业教育课课程性质选修先修课程数字电路单片机技术适用专业自动化开课学院机电工程学院一、课程的地位与任务本课程是自动化专业选修的专业基础课，无线传感器网络技术是近几年发展起来的一门 交叉性学科，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域。课程教学目的 是要求学生掌握无线网络的基本传输技术、无线局域网、无线个人网、ad hoc网、移动网络、 传感器网络等网络技术及其基本原理。通过该课程的学习能够熟悉无线传感网络的基本概念，了解这一技术的前沿和发展趋 势，掌握无线传感器网络的结构和分析、设计方法，有助于提高学生分析解决通讯工程中实 际问题的能力和培养学生的创新思维能力。二'课程目标以及与毕业要求的支撑矩阵(1)理解无线传感网络的基本概念，初步掌握无线传感器网络的分析设计方法；(2)掌握与团队中其他成员良好沟通合作能力，能够进行有效沟通和交流，能够通过团队 合作完成相关学习任务；表1课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标毕业要求(支撑程度H、M、L)2-110-1课程目标(1)M课程目标(2)M注：1.支撑强度分别填写H、M或L (其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低)表2毕业要求与课程对应关系毕业要求分解指标点支撑权重2)问题分析：能够应用数学、自然 科学和工程科学的基本原理和技术 方法开展对象建模、控制器设计、 仪器仪表选型、控制算法应用，参 数整定等工程实践，并能够通过文 献对具体的自动化工程与系统进行 分析。2-1能够识别自动化领域涉及 的数学与物理问题，并能恰当表 述和归类；10）沟通：具有良好的沟通合作能 力，能够就自动化领域的复杂工程 问题与业界同行及社会公众进行有 效沟通和交流，能够通过团队合作 完成自控设计与实施任务，具备一 定的国际视野，能够在跨文化背景 下进行沟通和交流，了解自动化领 域的国际发展趋势、研究热点。10-1能够有效地运用工程领域的 “语言”展示技术信息三、课程主要内容与基本要求第一章绪论。主要内容包括 详细介绍计算机网络的发展历程和无线网络的兴起;全面介绍网络体系结构、协议参考模型和网络相关的标准化组织。第二章无线传输技术基础。该部分的内容包括：无线传输媒体、天线和传播方式,直线传输系统中的损伤、移动环境中的衰退、多普勒效应、信号编码技 术、扩频技术和差错控制技术。第三章无线局域网。该部分的理论主要内容包括:无线局域网的体系结构与服务、无线局域网的协议体系、IEEE 802.11的物理层和媒体访问控制层，以及 其他IEEE 802.11标准和Wi-Fi保护接入参考文献。无线局域网的实践教 学和编程实现。第四章无线个域网。该部分内容包括：标准，zigbee技术、蓝牙无线电规范、蓝牙基带规范、蓝牙链路管理器规范、蓝牙逻辑链路控制和自 适应协议、蓝牙服务发现协议。该部分的实践教学内容为多节点无线个域 网的组网和实现。第五章无线城域网。该部分主要内容包括：无线城域网的概念、802.16协议体系802.16的物理层和MAC层、MAC层的链路自适应机制、802.16系统的 QoS架构和移动性，以及WiMAX与其他技术的比较。第六章无线广域网。该部分的主要内容包括：802.20技术特性、802.20与其他技术间的关系。该部分的实践教学内容包括掌握GSM和GPRS的基本概念 并编程实现远程通讯。第七章 移动Ad Hoc网络。该主要内容包括：移动Ad Hoc网络的MAC层和网 络层，移动Ad Hoc网络的IP地址分配技术和网络功率控制，移动Ad Hoc 网络的QoS问题，移动Ad Hoc网络的安全问题和移动Ad Hoc网络的应 用。第八章无线传感器网络。该部分的主要内容包括：无线传感器网络的体系结构，无线传感器网络的特点，无线传感器网络的应用，无线传感器网络的MAC 协议，无线传感器网络的路由协议，无线传感器网络的拓扑控制，无线传 感器网络的定位技术，无线传感器网络的时间同步机制，无线传感器网络的安全技术，无线传感器网络的数据管理，无线传感器网络的数据融合。第九章 无线Mesh网络。该部分主要内容包括：无线Mesh网络的结构，无线 Mesh网络MAC协议，无线Mesh网络路由协议和无线Mesh网络的应用 模式。三、课程教学学时安排表3课课程教学学时具体安排教学内容教学时数对应的课程目标第一章绪论1.1 计算机网络的发展历程1.2 无线网络的兴起1.3 网络体系结构1.4 协议参考模型1.5 与网络相关的标准化组织2课程目标(1) (2)第二章无线传输技术基础2.1 无线传输媒体2.2 天线2.3 传2.4 直线传输系统中的损伤2.5 移动环境中的衰退2.6 多普勒效应2.7 信号编码技术2.8 扩频技术2.9 差错控制技术4课程目标(1) (2)第三章无线局域网3.1 无线局域网的体系结构与服务3.2 无线局域网的协议体系3.3 IEEE 802.11 物理层3.4 IEEE 802.11媒体访问控制层3.5 其他 IEEE 802.11 标准3.6 Wi-Fi保护接入4课程目标(1) (2)第四章无线个域网4.1 IEEE 802.15 标准4.2 蓝牙技术简介4.3 蓝牙无线电规范4.4 蓝牙基带规范4.5 蓝牙链路管理器规范4.6 蓝牙逻辑链路控制和自适应协议4.7 蓝牙服务发现协议4课程目标(1) (2)第五章无线城域网 5.1无线城域网概况 5.2 802.16协议体系2课程目标(1) (2)5.3 802.16的物理层5.4 802.16 的 MAC 层5.5 MAC层的链路自适应机制5.6 802.16系统的QoS架构5.7 802.16系统的移动性5.8 WiMAX与其他技术的比较第六早无线广域网6.1 802.20技术特性6.2 802.20与其他技术间的关系6.3 802.20 展望2课程目标(1) (2)第七章移动Ad Hoc网络7.1 移动Ad-Hoc网络的MAC层7.2 移动Ad-Hoc网络的网络层7.3 移动Ad-Hoc网络的IP地址分配技术7.4 移动Ad-Hoc网络的功率控制7.5 移动Ad-Hoc网络的QoS问题7.6 移动Ad-Hoc网络的安全问题7.7 移动Ad-Hoc网络的应用2课程目标(1) (2)第八章 无线传感器网络8.1 无线传感器网络的体系结构8.2 无线传感器网络的特点8.3 无线传感器网络的应用8.4 无线传感器网络的MAC协议8.5 无线传感器网络的路由协议8.6 无线传感器网络的安全技术8.7 无线传感器网络的数据管理8.8 无线传感器网络的数据融合4课程目标(1) (2)第九章无线Mesh网络9.1 无线Mesh网络的结构9.2 无线Mesh网络MAC协议9.3 无线Mesh网络路由协议9.4 无线Mesh网络的应用模式2课程目标(1) (2)四、实践环节及基本要求表4实践环节及基本要求序 号实验项目学 时基本要求实验性质实验 类别课程 目标1WiFi通信实验2熟悉WiFi通讯的原理， 熟悉TCP/IP协议并编程实验验证必做课程 目标 (1) 2多节点Zigbee网络通信实验2熟悉无线个域网的基本 原理，掌握Zigebee通讯验证必做课程 目标技术的原理并编程实现 点对点通讯和多点通讯(1)(2)3无线广域网通讯实验2熟悉无线广域网的基本 原理掌握GSM和GPRS 的基本概念并编程实现 远程通讯验证选做课程 目标 (1) (2)4多协议网络互联互通实验4熟悉多协议网络数据传 输的基本原理，设计三种 以上不同网络共存的传 输系统并实现其数据收 发的通讯功能设计选做课程 目标 (1) (2)五、达成目标的途径和措施无线传感网络技术课程教学以课堂教学为主，结合自主学习，课堂ppt展示和实验 教学，使学生理解无线传感网络的基本概念，初步掌握无线传感器网络的分析设计方法； 并掌握与团队中其他成员良好沟通合作能力，能够进行有效沟通和交流，能够通过团队合作 完成相关学习任务。针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学 生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。通 过验证性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的应用能力。六、考核方法及成绩评定表5考核方法及成绩评定表考核形式考核内容占比评定标准平时作业成绩 与考勤成绩考核课堂教学各知识点的复习程度、听 课效果和掌握熟练度。40%中国计量大学学生课 程平时成绩考核细则期末大作业 (论文)考核学生对无线传感器网络技术及相 关周边技术的初步自主研究能力。40%实验成绩考核各知识点的实际应用情况，通过学 习测量、分析和处理实验数据方法等实 验技能。以实验报告形式，验证知识点 理论上的正确性。20%实验指导书表6课程目标考核环节和达成标准课程目标教学 环节考核环节合格标准课程目标1讲授 讨论平时成绩(考勤、作业)A0.6期末大作业Cl目标达成度= -x + -xA) 8 Cl0 8 Aow. 4 G 4标宓成度 c X " + c X .8 5 8 At课程目标2讲授、 讨论平时成绩（考勤、作业）A0.6实验考核B期末大作业C2C2AB目标达成 IS = 0.4 x + 0* x +。,2 x七、推荐教材与主要参考书1、推荐教材：无线网络技术导论，汪涛，清华大学出版社,2008 .22、主要参考书：IEEE802.il无线局域网，金纯等，电子工业出版社，2004ZigBee无线网络技术入门与实战，李文仲,北京航空航天大学出版社, 2007.4